Durability of antibody response to vaccination and surrogate neutralization of emerging variants based on SARS-CoV-2 exposure history

研究背景与目的

严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发了全球性新冠疫情。为应对疫情，辉瑞（BNT162b2）和莫德纳（mRNA-1273）等mRNA疫苗被迅速开发并广泛应用。临床数据表明，这些疫苗在预防有症状感染方面具有高效力。然而，疫苗诱导的免疫应答的持久性仍不明确，尤其是在新出现的病毒变异株（如B.1.1.7、B.1.351、P.1）面前，疫苗的保护效力是否持续存在，成为公共卫生关注的焦点。

此外，个体在接种疫苗前的SARS-CoV-2暴露史是否会影响疫苗免疫应答的强度和持久性，亦尚缺乏系统研究。为回答上述问题，McDade等人开展了一项社区血清学研究，系统评估了mRNA疫苗接种后抗体应答的动态变化，并分析了对多种变异株的替代中和能力，以及不同暴露史背景下免疫应答的差异。

 

研究设计与方法

该研究基于一项已开展的社区血清流行病学研究（SCAN），共纳入27名参与者，平均年龄为39.7岁，女性占51.9%。其中，59.3%接种了辉瑞疫苗，40.7%接种了莫德纳疫苗。根据接种前的SARS-CoV-2暴露情况，参与者被分为三组：

PCR阳性组（n=4）：曾确诊COVID-19；

血清阳性组（n=9）：未确诊但体内存在抗RBD IgG抗体；

血清阴性组（n=14）：无既往感染证据。

研究采集了接种第一剂疫苗后平均18.5天、第二剂后平均20.7天及接种后约3个月（平均95.5天）的血液样本。采用干血点（DBS）采样法，通过定量免疫分析法检测抗RBD IgG抗体浓度，并使用替代病毒中和试验（sVNT）评估对野生型（Wuhan）及三种变异株（B.1.1.7、B.1.351、P.1）的中和能力。

抗体应答的动态变化

抗体浓度的变化趋势

研究结果显示，接种第二剂疫苗后，抗RBD IgG抗体浓度显著升高，中位数从第一剂后的4.2 μg/mL上升至21.0 μg/mL，增幅达5倍（图1A）。然而，在接种后约3个月时，抗体浓度平均下降50.1%，中位数降至10.5 μg/mL。回归分析表明，第二剂后的抗体水平对3个月后的抗体浓度具有高度预测性（R² = 0.839，p < 0.0001），提示初始免疫应答强度与持久性密切相关。

中和能力的变化趋势

在替代中和试验中，第二剂疫苗后对野生型病毒的中和抑制率中位数为97.7%，显著高于第一剂后的59.1%。然而，对变异株的中和能力普遍较低，尤其是P.1和B.1.351株，第二剂后的抑制率分别为70.0%和66.7%。在3个月后，所有变异株的中和能力均出现下降，其中P.1株下降最为显著，抑制率降至38.8%，B.1.351株降至39.2%（图1B）。

不同暴露史背景的免疫应答差异

抗体浓度的差异

在3个月后，PCR阳性组的抗RBD IgG浓度显著高于其他两组，中位数为27.2 μg/mL，而血清阳性组和血清阴性组分别为8.2 μg/mL和8.7 μg/mL。这一结果表明，曾确诊COVID-19的个体在疫苗接种后产生了更强的体液免疫应答。

中和能力的差异

尽管抗体浓度存在显著差异，但在替代中和试验中，不同暴露史组之间对变异株的中和能力差异并不显著（Wilcoxon秩和检验，p > 0.7）。然而，PCR阳性组在所有变异株上的中和抑制率均略高于其他两组，提示既往感染可能增强疫苗的交叉保护能力。

图表与数据支持

图1：抗体浓度与中和能力变化趋势

图1A展示了抗体浓度在接种过程中的变化，图1B则显示了不同时间点对野生型及变异株的中和抑制率。图1C通过回归模型揭示了第二剂抗体水平与3个月后抗体水平之间的强相关性。图1D进一步展示了不同暴露史组在3个月时对各变异株的中和能力。

研究意义与启示

该研究系统评估了mRNA疫苗接种后抗体应答的持久性及对变异株的交叉中和能力，揭示了以下几个关键发现：

抗体应答在接种后3个月显著下降，提示免疫保护可能随时间减弱；

变异株尤其是P.1和B.1.351株对中和作用更具抵抗力，可能影响疫苗的保护效力；

既往感染史，尤其是有症状的COVID-19感染者，在疫苗接种后产生更强的抗体应答，但无症状感染者的免疫增益有限；

第二剂疫苗后的抗体水平对未来免疫持久性具有预测价值，可作为评估是否需要加强免疫的参考指标。

这些发现为制定加强免疫策略提供了重要依据，尤其在高风险人群和变异株流行地区，可能需要更早或更频繁地进行疫苗加强接种。

方法学优势与局限

该研究采用干血点采样法，具有操作简便、可远程采集的优势，且与血清样本结果高度一致（R = 0.99），保证了数据的可靠性。同时，替代病毒中和试验与真实病毒中和试验结果高度相关（R = 0.93），验证了其在评估中和能力方面的有效性。

然而，研究样本量较小（n=27），且主要为年轻健康人群，可能限制了结果的广泛适用性。此外，研究未评估T细胞免疫应答，而T细胞在清除病毒感染和减轻疾病严重程度方面同样发挥重要作用。未来研究应结合体液与细胞免疫指标，全面评估疫苗保护力。

结语

McDade等人的研究为理解mRNA疫苗免疫应答的动态变化提供了详实的数据支持，强调了抗体水平下降和变异株逃逸的现实挑战。随着病毒持续演化，基于个体暴露史和免疫应答特征制定个性化疫苗接种策略，将成为未来疫情防控的重要方向。该研究不仅为加强免疫提供了科学依据，也为疫苗接种政策的优化和公共卫生决策提供了关键参考。

 

名称	货号	规格
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